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基于DSP通讯全桥开关电源的研究与设计
来源:本站整理  作者:佚名  2009-07-17 09:36:07



    具体系统原理图如图2所示。
    2)全桥变换器设计
    全桥变换器电路如图3所示。该拓扑中MOS管采用IRFB20N50,流过的最大电流为20A,最大电压为500V。

    3)驱动电路设计
    驱动电路如图4所示。PWM输出与驱动芯片之间采用安华高公司生产的高速光藕HCPL一0710,它的速度可达到15M。驱动芯片采用国际整流器公司的IR2181,该芯片具有速度快,驱动电压高等特点,特别适用于驱动MOSFET、IGBT等器件。
    4)主变压器的选择
    高频变压器是DC/DC变换器的核心元件,其作用有三点:能量转换、电压变换和输入输出之间的隔离。变压器设计的好坏不仅影响变压器本身的发热和效率,同时也影响到开关电源的技术性能和可靠性。同时,许多其他主电路元件的参数设计都依赖于变压器的参数。因此,在主电路拓扑确定以后首先应该进行的是变压器的设计。其设计步骤为:a、变压器匝比的计算;b、变压器磁芯的选择;c、绕组匝数的计算;d、绕组导线规格的计算。
    (1)匝比的计算
    设定K为变压器原副边匝比,Udc(min)为输入电压的最小值,Dmax为副边最大占空比,Uo为输出直流电压,UD为输出整流二极管的通态压降,ULf为输出滤波电感Lf上的直流压降。考虑到移相控制方案存在副边占空比丢失现象,选择副边最大占空比为0.85,Uin(min)为PFC输出电压的最小值380V,假设输出整流二极管通态压降为1.5V,输出滤波电感上的直流压降为0.5V,则可根据经验公式

   

    所以实际中取K=7
    (2)磁芯的计算
    在计算好匝比以后,可以根据以下经验公式求解,Ae为磁芯磁路截面积;Ac为磁芯窗口面积;PT为变压器传输功率;fs为开关频率;△B为磁芯材料所允许的最大磁通密度的变化范围;dc为变压器绕组导线的电流密度;kc为绕组在磁芯窗口中的填充因数。并且我们将本设计中电源的参数代入求之得

   

    根据以上的计算并根据铁氧体磁芯生产产家提供的技术手册,我们可以选择PQ50/50磁芯,可以满足要求。
    其中Ap=14.2024cm4≥2.4cm4
    (3)匝数的计算
    选取好磁芯后,先计算副边绕组匝数。

   
    选定N2=4,根据匝比我们可以选定N1=28。
    (4)导线规格的选择
    根据所计算的原副边电流值,并考虑集肤效应,采用电流密度为4A/mm2的导线,可以计算得出所需导线的截面积为0.89mm2的,因此可以采用铜导线来进行绕制,通过分析计算可以得出,我们采用φ0.4铜线8股并绕28圈作为初级绕组,因副边有两组绕组,所以通过它的电流有效值为0.632Io=12.64,所以其绕组截面积为3.16mm2,所以采用φ0.4铜线26股并绕4圈作为次级绕组。
    5)谐振电感设计
    谐振电感用来实现滞后桥臂的零电压开关,为开关管的零电压开关提供足够的能量。为实现滞后桥臂的零电压开关,必须满足

   

    其中Lr是谐振电感,I是滞后桥臂开关管关断时原边电流的大小,CDS是开关管漏源极电容,Udc是母线直流电压。

   

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